DE10312399B4

DE10312399B4 - Lastschaltgetriebe und Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes

Info

Publication number: DE10312399B4
Application number: DE10312399A
Authority: DE
Inventors: Dr. Nießen Wolfgang; Dr. Bünder Carsten; Dr. Pollak Burkhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2023-03-21
Also published as: WO2003085287A3; BR0304222A; AU2003223881A1; DE10312399A1; FR2838174B1; FR2838174A1; ITMI20030670A1; WO2003085287A2; DE10391278D2

Abstract

Lastschaltgetriebe zur Übertragung eines Moments von einem Antriebsmotor, mit zwei Getriebeeingangswellen (7) und einer Getriebeabtriebswelle und mehreren daran angeordneten Gangstufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswellen (7) mittels formschlüssiger Schaltkupplungen (6) mit einer Abtriebswelle des Motors lösbar verbindbar sind und nur eine Reibungskupplung (4) im Momentenflussweg zwischen Antriebsmotor und Getriebeabtriebswelle vorgesehen ist, wobei an einer Schwungscheibe (1) ein Wellenzapfen (2) angebracht ist, wobei sich auf dem Wellenzapfen (2) eine Hohlwelle (3) abstützt, auf welcher die Reibungskupplung (4) angeordnet ist, wobei das Lastschaltgetriebe einen Kupplungsdeckel (5) aufweist, der eine starre Verbindung zum Wellenzapfen (2) herstellt, wobei gemeinsam axial verschiebbare Schaltkupplungen SK1 und SK2 (6) vorhanden sind, über die sich der Wellenzapfen (2) und/oder die Hohlwelle (3) mit Getriebeeingangswellen GE1 und GE2 (7) verbinden lassen, wobei an dem Wellenzapfen (2), der Hohlwelle (3), dem Kupplungsdeckel (5), den Schaltkupplungen (6) und den Getriebeeingangswellen (7) schaltbare Elemente angebracht sind, wobei es sich bei den Elementen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 199 24 501 A1 offenbart ein lastschaltbares Stufenwechselgetriebe mit einer einzigen Lastschaltkupplung und mit mindestens zwei Teilgetrieben, die mit Schaltkupplungen versehen sind. Die Lastschaltkupplung kann alternativ je einem der Teilgetriebe zugeordnet werden, wobei die jeweils anderen Teilgetriebe keine Lastschaltkupplung in ihrer Antriebsverbindung haben.
Bei bekannten Handschaltgetrieben für beispielsweise Personenkraftwagen muss für den Gangwechselvorgang die Zugkraft vom Verbrennungsmotor zum Antriebsstrang des Fahrzeugs unterbrochen werden. Zu diesem Zweck wird entweder vom Fahrer des Fahrzeugs oder auch von einem Aktuator ein Anfahrelement in der Form beispielsweise einer Reibungskupplung geöffnet. Diese Zugkraftunterbrechung ist für den Benutzer des Fahrzeugs bei jedem Gangwechselvorgang spürbar. Auch bei automatisierten Schaltgetrieben, bei denen der Gangwechselvorgang über einen Aktuator abläuft, findet eine solche Zugkraftunterbrechung statt. Als ohne eine solche Zugkraftunterbrechung schaltbare sogenannte Lastschaltgetriebe sind bislang hauptsächlich in Planetenbauart ausgeführte automatische Getriebe bekannt geworden. Diese haben sich in der Praxis zwar bewährt, sind aber aufwändig und teuer.
Es ist auch bereits ein Lastschaltgetriebe in der Form eines sogenannten unterbrechungsfreien Schaltgetriebes bekannt geworden, welches ein Anfahrelement in der Form einer Reibungskupplung besitzt und bei dem zusätzlich auf der Antriebs- oder Abtriebswelle des Getriebes eine schlupfende Reibungskupplung angeordnet ist. Diese ermöglicht bei geschlossener Anfahrkupplung und an der Getriebeeingangswelle wirkendem Drehmoment eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle oder der Eingangswelle des Getriebes und der Ausgangswelle oder Abtriebswelle des Getriebes, so dass eine Drehmomentübertragung auch während des Gangwechselvorgangs des unterbrechungsfreien Schaltgetriebes stattfindet, also unter Beibehaltung der Zugkraft vom Antriebsmotor auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs.
Bei einem Parallelschaltgetriebe befinden sich die einzelnen Gangstufen abwechselnd in zwei Teilgetrieben angeordnet, die jeweils eine eigene Kupplung aufweisen. Durch diese Anordnung ist es möglich, im lastfreien Teilgetriebe einen Gang vorzuwählen, während das Drehmoment vom anderen Teilgetriebe übertragen wird. Die eigentliche Schaltung wird dadurch realisiert, dass das Drehmoment von einer Kupplung an die andere übergeben wird. Bei den vorstehend genannten Kupplungen handelt es sich um Trockenkupplungen, die also nicht in einem Ölbad laufen. Der Nachteil solcher Trockenkupplungen gegenüber nasslaufenden Ölbadkupplungen ist der größere axiale Bauraumbedarf und damit ein größerer axialer Bauraumbedarf im Antriebsstrang.
Wie es bereits vorstehend erwähnt wurde, dient ein Lastschaltgetriebe der Erhöhung des Komforts beim Schaltvorgang, da bei ihm ohne die Unterbrechung der Zugkraft von einer Übersetzungsstufe in die nächsthöhere Übersetzungsstufe gewechselt werden kann. Es wird dies dadurch erreicht, dass beim Lasthochschaltvorgang die Kupplung des auszulegenden Ganges noch Moment überträgt, während die Kupplung des neuen Zielganges eingerückt wird. Es hat sich dabei gezeigt, dass beim Übergang vom Haften ins Schlupfen der alten Kupplung bzw. beim Übergang vom Schlupfen ins Haften der neuen Kupplung Triebstrangschwingungen angeregt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher einerseits die Aufgabe zugrunde, ein Lastschaltgetriebe mit einem geringeren Bauraumbedarf zu schaffen und andererseits soll ein Verfahren zur Steuerung von Hochschaltungen eines Lastschaltgetriebes geschaffen werden, nach dem die zu einem Ruckeln führenden Triebstrangschwingungen vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Lastschaltgetriebe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung schafft nun ein Lastschaltgetriebe zur Übertragung eines Moments von einem Antriebsmotor, mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Getriebeabtriebswelle und mehreren daran angeordneten Gangstufen, wobei die Getriebeeingangswellen mittels formschlüssiger Schaltkupplungen mit einer Abtriebswelle des Motors lösbar verbindbar sind und nur eine Reibungskupplung im Momentenflussweg zwischen Antriebsmotor und Getriebeabtriebswelle vorgesehen ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Lastschaltgetriebes nach der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Darüber hinaus schafft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung von Hochschaltungen eines mit einem Antriebsmotor kuppelbaren Lastschaltgetriebes, welches zwei Kupplungen sowie mehrere Gangstufen aufweist, wobei nach dem Verfahren folgende Schritte ausgeführt werden:

– das übertragbare Kupplungsmoment der der noch eingelegten Gangstufe zugeordneten ersten Kupplung wird bis zum Erreichen der Schlupfgrenze verringert
– das übertragbare Moment der der Zielgangstufe zugeordneten zweiten Kupplung wird bis zum Erreichen der Schlupfgrenze erhöht
– von der noch eingelegten Gangstufe wird zur Zielgangstufe überblendet
– nach dem Überblenden wird die Antriebsmotordrehzahl auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle der Zielgangstufe abgesenkt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei einem Parallelschaltgetriebe im normalen Fahrbetrieb, d. h. also außerhalb von Schaltvorgängen immer eine der Kupplungen geöffnet ist und eine geschlossen ist. Die geschlossene Kupplung realisiert dabei im Haftzustand eine schlupffreie Übertragung des Drehmoments von der Kurbelwelle des Antriebsmotors auf die jeweilige Getriebeeingangswelle. Beim Schaltvorgang wird das Antriebsmoment von der, der einzulegenden Gangstufe und damit der kommenden Getriebeeingangswelle zugeordneten Kupplung übernommen und anschließend die der auszulegenden Gangstufe, und damit der gehenden Getriebeeingangswelle, zugeordnete Kupplung geöffnet. Es bedeutet dies damit, dass jeweils nur eine der Kupplungen tatsächlich aktiv sein muss und die andere Kupplung durch eine lösbare starre Verbindung zwischen der jeweiligen Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle des Antriebsmotors ersetzt werden kann.
Ausgehend hiervon schafft die Erfindung nunmehr ein Lastschaltgetriebe zur Übertragung eines Moments von einem Antriebsmotor, mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Getriebeabtriebswelle und mehreren daran angeordneten Gangstufen, bei dem die Getriebeeingangswellen mittels formschlüssiger Schaltkupplungen mit einer Abtriebswelle des Motors lösbar verbindbar sind und nur eine Reibungskupplung im Momentenflussweg zwischen dem Antriebsmotor und der Getriebeabtriebswelle vorgesehen ist.
Durch den erfindungsgemäß möglichen Wegfall einer Reibungskupplung bei dem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe wird der von dieser Kupplung ansonsten erforderliche Bauraum eingespart, so dass eine kürzere Konfiguration des erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes verglichen mit einem mit zwei Reibungskupplungen arbeitenden Lastschaltgetriebes möglich ist.
Das nach der Erfindung geschaffene Lastschaltgetriebe besitzt mindestens einen Aktuator zur Betätigung der Gangstufen, der auch zur Betätigung der Schaltkupplungen vorgesehen ist, so dass eine weitere Verringerung der Zahl der zur Betätigung des erfindungsgemäßen Getriebes erforderlichen Komponenten möglich ist.
Es ist dabei nach Erfindung vorgesehen, dass bei einem Anfahrvorgang eines mit dem Lastschaltgetriebe versehenen Fahrzeugs das Motormoment mittels der sich in einem schlupfenden Eingriff befindenden Reibungskupplung zu einer ersten Getriebeeingangswelle übertragen wird. Sobald sich eine weitgehende Drehzahlgleichheit der Reibungskupplung und der ersten Getriebeeingangswelle eingestellt hat, wird mittels einer formschlüssigen Schaltkupplung eine Formschlussverbindung zwischen der Abtriebswelle des Antriebsmotors und der ersten Getriebeeingangswelle hergestellt. Damit ist eine drehstarre Verbindung zwischen der Abtriebswelle des Motors und der ersten Getriebeeingangswelle hergestellt.
Bei einem Hochschaltvorgang unter Last von beispielsweise der ersten Gangstufe zur zweiten Gangstufe befindet sich die formschlüssige Schaltkupplung in der die Formschlussverbindung zwischen der Abtriebswelle des Antriebsmotors und der ersten Getriebeeingangswelle herstellenden Stellung, woraufhin die Reibungskupplung schlupfend geschlossen wird und mit der vorstehend genannten Schaltaktorik der erste Gang ausgelegt wird, sobald das Antriebsmoment von der zweiten Gangstufe übernommen wurde. Damit ist der geschilderte Hochschaltvorgang von der ersten in die zweite Gangstufe abgeschlossen.
Ganz allgemein ist es bei dem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe vorgesehen, dass bei einem Lasthochschaltvorgang zum Einlegen einer Gangstufe einer zunächst momentenfreien Getriebeeingangswelle bei formschlüssiger Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der noch momentenübertragenden Getriebeeingangswelle die Reibungskupplung geöffnet wird und die Gangstufe der momentenfreien Getriebeeingangswelle eingelegt wird und dann die Reibungskupplung zur Übertragung des Motormoments auf die zunächst momentenfreie Getriebeeingangswelle schlupfend geschlossen wird und dann die Gangstufe der vorher momentenübertragenden Getriebeeingangswelle ausgelegt wird.
Bei einer weitgehenden Drehzahlgleichheit der Reibungskupplung und der nach dem Einlegen der Gangstufe momentenübertragenden Getriebeeingangswelle wird mittels der Schaltkupplungen eine Formschlussverbindung zwischen der Abtriebswelle und der momentenübertragenden Getriebeeingangswelle hergestellt. Damit ist eine drehstarre Verbindung zwischen der Abtriebswelle des Antriebsmotors, also beispielsweise der Kurbelwelle, und der dann momentenübeitragenden Getriebeeingangswelle hergestellt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei einem Rückschaltvorgang bei formschlüssiger Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der momentenübertragenden Getriebeeingangswelle das Motormoment auf weitgehend Null verringert wird und die eingelegte Gangstufe ausgelegt wird und die einzulegende neue Gangstufe eingelegt wird und unter gleichzeitiger Erhöhung des Motormoments sowie der Motordrehzahl die Reibungskupplung geschlossen wird. Dieser Rückschaltvorgang entspricht weitgehend einem Rückschaltvorgang eines automatisierten Schaltgetriebes.
Neben dieser Variante ist es aber bei dem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe aber auch möglich, eine Lastrückschaltung durchzuführen. Zu diesem Zweck ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass bei einem Rückschaltvorgang bei geschlossener Reibungskupplung die formschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der momentenübertragenden Getriebeeingangswelle gelöst wird, wobei sich die Getriebeeingangswelle mit der einzulegenden Gangstufe in Neutralstellung befindet und die Motordrehzahl bei schlupfender Reibungskupplung bis zur Synchrondrehzahl der einzulegenden Gangstufe erhöht wird und nach dem Einlegen der einzulegenden Gangstufe die Reibungskupplung geöffnet wird.
Bei dieser Variante ist es von Vorteil, wenn die Steuerung des Antriebsmotors eine Drehzahlschnittstelle besitzt, wobei alternativ hierzu oder zusätzlich auch zur Ansteuerung des Antriebsmotors die Momentenschnittstelle der Motorsteuerung verwendet werden kann.
Wenn bei dem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe eine Doppel-Rückschaltung ausgeführt werden soll, was einem Kick-Down-Vorgang entspricht, so verbleiben hierzu die formschlüssigen Schaltkupplungen in der Schaltstellung, bei der die aktive Gangstufe über die Kupplung angetrieben wird und zur Schaltung die Kupplung geöffnet wird. Die nicht aktive Getriebeeingangswelle befindet sich hierbei in einer Neutralstellung.
Wenn der Antriebsstrang bei einem Bremsvorgang aufgetrennt werden soll, sobald die Bremswirkung des Motors nicht mehr eingesetzt werden kann, dann werden die formschlüssigen Schaltkupplungen bei Bremsbeginn mit geschlossener Reibungskupplung in die Schaltstellung verfahren, in der eine Verbindung zu einer die Reibungskupplung tragenden Hohlwelle besteht und anschließend wird die Kupplung geöffnet. Bei einem Notbremsvorgang ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass zum Auftrennen des Triebstranges unter Last auch die eingelegte Gangstufe mittels des Aktuators ausgelegt werden kann. Zu diesem Zweck muss der Aktuator nur die Reibungskraft einer im Getriebeöl laufenden Verzahnungspaarung überwinden. Wenn in vorteilhafter Weise ein selbsthemmender Aktuator eingesetzt wird, dann können ohne Hinterschnitt geradverzahnte Schaltklauen eingesetzt Werden, deren Ausspurkräfte deutlich niedriger sind als die Ausspurkräfte bei Schaltklauen mit Hinterschnitt, so dass auch ein Ausspuren unter Last möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Steuerung von Hochschaltungen eines mit einem Antriebsmotor kuppelbaren Lastschaltgetriebes, welches zwei Kupplungen sowie mehrere Gangstufen aufweist, wobei nach der Erfindung bei einem Hochschaltvorgang das übertragbare Kupplungsmoment der der noch eingelegten Gangstufe zugeordneten ersten Kupplung bis zum Erreichen der Schlupfgrenze verringert wird und nach dem Erreichen der Schlupfgrenze das übertragbare Kupplungsmoment der der Zielgangstufe zugeordneten zweiten Kupplung bis zum Erreichen der Schlupfgrenze erhöht wird und dann von der noch eingelegten Gangstufe auf die neue Zielgangstufe überblendet wird und nach dem Überblenden die Drehzahl des Antriebsmotors auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle der Zielgangstufe abgesenkt wird.
Um ein erneutes Haften der der auszulegenden Gangstufe zugeordneten ersten Kupplung zu Vermeiden, kann nach einer Weiterbildung der Erfindung das übertragbare Kupplungsmoment dieser ersten Kupplung nach dem Erreichen der Schlupfgrenze geringfügig weiter verringert werden. Zu diesem Zweck kann nach dem Erreichen der Schlupfgrenze der ersten Kupplung das Moment des Antriebsmotors geringfügig erhöht werden, oder aber wenn das Antriebsmoment nicht mehr weiter erhöht werden kann, die erste Kupplung geringfügig weiter zurückgefahren werden, so dass eine Schlupfreserve aufgebaut wird. Die Verringerung des übertragbaren Kupplungsmoments der ersten Kupplung kann dabei linear erfolgen und gleichzeitig kann das übertragbare Kupplungsmoment der zweiten Kupplung der neuen Zielgangstufe linear erhöht werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert:
Diese zeigt:
1 eine schematische Darstellung mit dem prinzipiellen Aufbau eines Lastschaltgetriebes nach der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung ähnlich 1 zur Erläuterung eines Anfahrvorgangs im ersten Gang mit dem Lastschaltgetriebe;
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Fahrens in der ersten Gangstufe;
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Fahrens in der zweiten Gangstufe;
5 ein Diagramm, das die Beschleunigung aufgetragen über der Zeit bei einem bekannten Hochschaltvorgang bei einem Doppelkupplungs getriebe zeigt;
6 ein Diagramm zur Darstellung eines Hochschaltvorganges nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Nachfolgend wird zunächst auf 1 der Zeichnung Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines Lastschaltgetriebes gemäß einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das erfindungsgemäße Lastschaltgetriebe dient der Umwandlung und Übertragung eines von einem nicht dargestellten Antriebsmotor stammenden Antriebsmoments auf den Antriebsstrang eines damit ausgestatteten Fahrzeugs. Das an der Kurbelwelle des Antriebsmotors abgegriffene Antriebsmoment wird über ein nicht dargestelltes Zweimassenschwungrad oder eine Schwungscheibe 1 in das Getriebe eingebracht, wobei an der Schwungscheibe 1 ein Wellenzapfen 2 angebracht sein kann. Auf dem Wellenzapfen 2 stützt sich eine Hohlwelle 3 ab, auf welcher die Reibungskupplung 4 angeordnet ist. In der Zeichnung ist dabei ganz allgemein nur die obere Hälfte des Prinzipaufbaus des Lastschaltgetriebes dargestellt.
Das Lastschaltgetriebe weist einen Kupplungsdeckel 5 auf, der eine starre Verbindung zum Wellenzapfen 2 herstellt. Es sind gemeinsam axial verschiebbare Schiebeklauen SK1 und SK2 mit dem Bezugszeichen 6 dargestellt, über die sich der Wellenzapfen 2 bzw. die Hohlwelle 3 mit Getriebeeingangswellen GE1 und GE2 mit dem Bezugszeichen 7 verbinden lassen.
Zu diesem Zweck sind an dem Wellenzapfen 2, der Hohlwelle 3, dem Kupplungsdeckel 5, den Schiebeklauen 6 und den Getriebeeingangswellen 7 schaltbare Elemente angebracht. Bei diesen kann es sich beispielsweise um Mitnehmerverzahnungen 8 handeln. Es sind Axialführungen 9 vorgesehen, die nicht geschaltet werden, so dass hier reibungsarme Axialkugelführungen verwendet werden können. Die Schaltklauen 6 oder Schaltkupplungen sind in dem nicht näher dargestellten Getriebegehäuse angeordnet und können über einen mit dem Doppelpfeil 11 nur schematisch dargestellten Aktuator betätigt werden. Die Betätigung der Schaltklauen 6 erfolgt daher über den zur Betätigung der Gangstufen ohnehin vorgesehenen Aktuator, wobei zu diesem Zweck eine zusätzliche Schiebemuffe eingesetzt werden kann, die durch eine zusätzliche Schaltstellung vom Schaltfinger einer zentralen Schaltwelle unabhängig von der Getriebeschaltung betätigt werden kann.
Nachfolgend wird nunmehr unter Bezugnahme auf 2 der Zeichnung ein Anfahrvorgang in der ersten Gangstufe des Lastschaltgetriebes beschrieben.
Der über die gestrichelte Linie in 2 dargestellte Momentenfluss vom Antriebsmotor in das Getriebe erfolgt über die Schwungscheibe 1 und die sich in einem schlupfenden Eingriff befindende Reibungskupplung 4 über die Hohlwelle 3, die schaltbaren Elemente 8 zur ersten Getriebeeingangswelle GE1 mit eingelegter erster Gangstufe. Die zweite Getriebeeingangswelle GE2 befindet sich in der Neutralstellung. Während des Anfahrvorgangs befinden sich die Schaltkupplungen 6 in der linken Stellung und die Momentenübertragung läuft über die Reibungskupplung 4. Nach Abschluss des Anfahrvorgangs mit haftender Reibungskupplung 4 und Schaltstellung nach 2 drehen die Kurbelwelle KW und die Reibungskupplung 4 mit gleicher Drehzahl. Es kann daher eine drehstarre Verbindung zwischen der Kurbelwelle KW und der ersten Getriebeeingangswelle GE1 hergestellt werden, indem die Schaltkupplungen SK1 und SK2 in die rechte Schaltstellung verschoben werden, wobei dies in 3 der Zeichnungen dargestellt ist. Die zweite Getriebeeingangswelle GE2 befindet sich weiter in Neutralstellung. Das vom Motor stammende Antriebsmoment wird nun über die Kurbelwelle KW und die Formschlussverbindung zwischen der Kurbelwelle oder der Abtriebswelle des Motors und der ersten Getriebeeingangswelle GE1 weiter geleitet.
Mit der in 3 dargestellten Schaltstellung kann die Reibungskupplung 4 geöffnet werden und auf der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 der zweite Gang eingelegt werden. Die Schaltkupplungen SK1, 2 befinden sich weiter in der rechten Schaltstellung. Nun kann die Reibungskupplung 4 schlupfend geschlossen werden und der erste Gang auf der ersten Getriebeeingangswelle GE1 über den Aktuator 11 ausgelegt werden, sobald das Antriebsmoment von der zweiten Gangstufe übernommen wurde. Damit ist der Lasthochschaltvorgang von der ersten in die zweite Gangstufe abgeschlossen.
Das Fahren in der nun eingelegten zweiten Gangstufe ist schematisch in 4 der Zeichnungen dargestellt. Die Reibungskupplung 4 befindet sich im haftenden Eingriff, so dass die Reibungskupplung 4 wieder mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle KW oder die Abtriebswelle des Motors dreht, der erste Gang ist bereits ausgelegt. Es kann nun wieder eine drehstarre Verbindung über die Schaltkupplungen SK1‚ 2 zwischen der Kurbelwelle KW und der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 hergestellt werden, indem die Schaltkupplungen SK1‚ 2 in die linke Schaltstellung verschoben werden und über den Kupplungsdeckel 5 eine drehstarre Verbindung zwischen der Kurbelwelle KW und der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 hergestellt wird.

Weitere Hochschaltvorgänge lassen sich analog zu dem vorstehend beschriebenen Schaltvorgang von der ersten in die zweite Gangstufe realisieren.

	Position SK1‚ 2	Gang auf GE1	Gang auf GE2	Kupplung
Anfahren in 1	links	1	N	auf → zu
Fahren in 1	rechts	1	N	zu → auf
Einlegen 2	rechts	1	2	auf
Schalten 1-2	rechts	1 → N	2	auf → zu
Fahren in 2	links	N	2	zu → auf
Einlegen 3	links	3	2	auf
Schalten 2-3	links	3	2 → N	auf → zu

Die vorstehend dargestellte Tabelle zeigt die jeweiligen Stellungen der Schaltkupplungen SK1, 2, dem auf der ersten bzw. zweiten Getriebeeingangswelle GE1, 2 eingelegten Gang und der Betätigung der Reibungskupplung, wobei der Vereinfachung halber nur das Anfahren im ersten Gang, das Fahren im ersten Gang und das Einlegen, Schalten und Fahren bis zur dritten Gangstufe dargestellt ist. Weitere Hochschaltvorgänge bzw. Getriebestellungen beim Fahren im eingelegten neuen Zielgang laufen analog ab.
Das Einspuren der Mitnehmerverzahnungen bei den Schaltvorgängen der formschlüssigen Schaltkupplungen SK1, 2 läuft ohne Drehzahldifferenz bzw.
Drehmomentdifferenz zwischen der Hohlwelle 3 und der Abtriebswelle oder Kurbelwelle 2 ab, so dass Einspurprobleme nicht auftreten.
Bei einem Rückschaltvorgang des Lastschaltgetriebes unter Zug oder Schub sind zwei Varianten möglich, nämlich als Lastschaltung oder als eine einem automatisierten Schaltgetriebe entsprechende Schaltung.
Bei einer dem automatisierten Schaltgetriebe entsprechenden Rückschaltung befinden sich die Schaltkupplungen SK1, 2 für die geraden Gänge in der linken und für die ungeraden Gänge in der in den Zeichnungen dargestellten rechten Position. Über einen Eingriff der Motorsteuerung wird das Antriebsmoment des Motors auf weitgehend Null verringert, so dass die auszulegende Gangstufe ausgelegt werden kann. Anschließend wird die einzulegende Gangstufe synchronisiert und eingelegt. Gleichzeitig hiermit werden die Motordrehzahl und das Motormoment wieder erhöht und die Reibungskupplung geschlossen.
Bei einem Rückschaltvorgang als Lastschaltung werden die Schaltkupplungen SK1, 2 in die Schaltstellung gebracht, bei der die eingelegte Gangstufe über die Reibungskupplung angetrieben wird, während auf der die neue Gangstufe aufweisenden Getriebeeingangswelle die Neutralstellung eingelegt ist. Mittels der Motorsteuerung wird die Drehzahl des Antriebsmotors erhöht, gleichzeitig wird die Reibungskupplung in einen schlupfenden Zustand überführt, so dass sich die Drehzahl der aktiven Getriebeeingangswelle nicht ändert. Wenn über die Drehzahlerhöhung die Synchrondrehzahl der neu einzulegenden Gangstufe erreicht wurde, wird diese eingespurt und die Reibungskupplung geöffnet. Damit ist der Rückschaltvorgang abgeschlossen. Dies macht deutlich, dass bei einem Rückschaltvorgang als Lastschaltung eine Drehzahlschnittstelle zur Motorsteuerung von Vorteil ist, alternativ hierzu kann aber auch die Momentenschnittstelle genutzt werden.
Um einen Kick-Down-Vorgang, also eine Doppel-Rückschaltung auszuführen, wird die Schaltkupplung SK1‚ 2 in die Schaltstellung verbracht, bei der die aktive Gangstufe über die Reibungskupplung angetrieben wird. Zur Schaltung wird dann die Kupplung geöffnet. Die nicht aktive Getriebeeingangswelle befindet sich in der Neutralstellung. Dieser Vorgang entspricht weitgehend einem Schaltvorgang, wie er bei einem automatisierten Schaltgetriebe durchgeführt wird.
Wenn der Antriebstrang bei einem Bremsvorgang aufgetrennt werden muss, Was üblicherweise dann der Fall ist, wenn die Bremswirkung des Antriebsmotors nicht mehr eingesetzt werden kann, werden die Schaltkupplungen SK1‚ 2 zu Beginn des Bremsvorgangs mit geschlossener Reibungskupplung, bei gleicher Drehzahl der Kurbelwelle und der Reibungskupplung, wodurch ein leichtes Einspuren möglich ist) jeweils in die Schaltstellung verfahren, in der eine Verbindung zu der Hohlwelle 3 besteht. Anschließend kann die Reibungskupplung 4 geöffnet werden.
Alternativ zu dieser vorgestellten Vorgehensweise kann bei einem Notbremsvorgang der Triebstrang auch unter Last geöffnet werden und zwar mittels des Aktuators, da nur die Reibung einer Verzahnungspaarung überwunden werden muss und sich die Schaltklauen in dem vom Getriebeöl geschmierten Bereich befinden. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, wenn die Schaltklauen geradverzahnt ausgeführt sind ohne einen Hinterschnitt, was zu einer deutlichen Verringerung der vom Aktuator aufzubringenden Ausspurkraft führt.
Das Lastschaltgetriebe nach der vorliegenden Erfindung weist daher den Vorteil auf, dass im Gegensatz zu einem bekannten Doppelkopplungsgetriebe eine Reibungskupplung samt ihrer Ansteueraktorik wegfallen kann und damit eine deutliche Verringerung des Bauraumbedarfs ermöglicht wird. Die in Wegfall geratene zweite Reibungskupplung führt auch zu einer Abnahme der Trägheit der sich drehenden Massen und damit zu einer geringeren Anfahrträgheit eines mit dem erfindungsgemäßen Getriebe ausgestatteten Fahrzeugs. Das Lastschaltgetriebe ermöglicht Schaltvorgänge ohne Zugkraftunterbrechung, die bei automatisierten Schaltgetrieben bei Zughochschaltungen oftmals als unangenehm empfunden werden.
5 der Zeichnung zeigt nun ein Diagramm der Beschleunigung aufgetragen über der Zeit, wobei in der Zeichnung das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs nach einem bekannten Verfahren zur Steuerung eines Hochschaltvorgangs bei einem mit zwei Reibungskupplungen ausgestatteten Lastschaltgetriebe dargestellt ist und anhand einer punktierten Linie auch das gewünschte Beschleunigungsverhalten mit geringster Einbuße des Komforts beim Schaltvorgang.
Nach dem bekannten Verfahren zur Steuerung eines Hochschaltvorgangs eines Lastschaltgetriebes mit zwei Kupplungen wird das übertragbare Kupplungsmoment der Kupplung, die der noch eingelegten Gangstufe zugeordnet ist, linear auf weitgehend Null zurückgefahren, während zeitgleich das übertragbare Kupplungsmoment der der einzulegenden neuen Gangstufe zugeordneten Kupplung linear hochgefahren wird. Die der auszulegenden Gangstufe zugeordnete Kupplung haftet zu Beginn des Überblendens von der alten Gangstufe auf die neue Gangstufe noch und die niedrigere alte Gangstufe wird nicht ausgelegt, wenn die dieser Gangstufe zugeordnete Kupplung momentenfrei ist. Da die alte Gangstufe nicht ausgelegt ist, überträgt die ihr zugeordnete Kupplung auch nach dem Überblenden noch Moment, dann aber nicht mehr vom Antriebsmotor ins Lastschaltgetriebe, sondern ungekehrt, wodurch die Beschleunigung des Fahrzeugs deutlich sinkt, bis die dieser auszulegenden Gangstufe zugeordnete Kupplung schließlich ins Schlupfen kommt. Die damit herbeigeführte Verringerung der Beschleunigung führt zu einer deutlichen Komforteinbuße, wie dies in 5 der Zeichnung dargestellt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nun dadurch aus, dass sich bei einem L-asthochschaltvorgang die Fahrzeugbeschleunigung weitgehend dem in 5 der Zeichnung dargestellten punktierten idealen Beschleunigungsverlauf nähert.
Bei einem Lasthochschaltvorgang laufen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Schritte ab. Das übertragbare Kupplungsmoment der der noch eingelegten Gangstufe zugeordneten ersten Kupplung wird zunächst bis zum Erreichen der Schlupfgrenze verringert. Das übertragbare Kupplungsmoment der der neuen Zielgangstufe zugeordneten zweiten Kupplung wird bis zum Erreichen der Schlupfgrenze erhöht, von der noch eingelegten Gangstufe wird zur Zielgangstufe überblendet und nach dem Überblendvorgang wird die Antriebsmotordrehzahl auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle der neuen Zielgangstufe abgesenkt.
Um einen erneuten Übergang der an die Schlupfgrenze herangeführten, der auszulegenden Gangstufe zugeordneten Kupplung zu vermeiden, wird an dieser Kupplung eine Schlupfreserve aufgebaut, was durch eine kurzzeitige Erhöhung des Motormoments geschehen kann oder, falls das Motormoment nicht mehr erhöht werden kann, durch ein weiteres geringfügiges Zurückfahren dieser Kupplung.
Nach dem Aufbau der Schlupfreserve wird das übertragbare Kupplungsmoment der der alten auszulegenden Gangstufe zugeordneten Kupplung linear abgebaut, während gleichzeitig das übertragbare Kupplungsmoment der der neuen Zielgangstufe zugeordneten Kupplung linear bis zu einer erwarteten Schlupfgrenze in der neuen Zielgangstufe hochgefahren wird. Nach dem Überblenden wird durch eine kurzzeitige Absenkung des Motormoments die Drehzahl des Motors auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle der neuen Zielgangstufe gebracht.
Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbare Fahrzeugbeschleunigungsverhalten ist in der unteren Hälfte der 6 dargestellt. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, verläuft die die Fahrzeugbeschleunigung darstellende Kurve A weitgehend gleich dem in 5 der Zeichnung dargestellten Kurvenzug A*.
Es wird dies dadurch erreicht, dass das übertragbare Kupplungsmoment der in der oberen Hälfte der 6 der Zeichnung mit Kupplung 1 bezeichnete Kupplungsmoment zunächst bis zum Erreichen der Schlupfgrenze verringert wird, während das übertragbare Kupplungsmoment der der neuen Zielgangstufe zugeordneten Kupplung (Kupplung 2) während der weiteren linearen Abnahme des übertragbaren Kupplungsmoments der Kupplung 1 linear bis zum Erreichen der erwarteten Schlupfgrenze in neuen Gang hochgefahren wird. Nach dem Überblenden wird durch einen Eingriff der Motorsteuerung das vom Motor abgegebene Moment verringert, bis die Drehzahl des Motors auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des neuen Zielgangs gebracht wird, um einen unstetigen Anstieg der Fahrzeugbeschleunigung zu vermeiden.
Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche verwiesen.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbstständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbstständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Lastschaltgetriebe zur Übertragung eines Moments von einem Antriebsmotor, mit zwei Getriebeeingangswellen (7) und einer Getriebeabtriebswelle und mehreren daran angeordneten Gangstufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswellen (7) mittels formschlüssiger Schaltkupplungen (6) mit einer Abtriebswelle des Motors lösbar verbindbar sind und nur eine Reibungskupplung (4) im Momentenflussweg zwischen Antriebsmotor und Getriebeabtriebswelle vorgesehen ist, wobei an einer Schwungscheibe (1) ein Wellenzapfen (2) angebracht ist, wobei sich auf dem Wellenzapfen (2) eine Hohlwelle (3) abstützt, auf welcher die Reibungskupplung (4) angeordnet ist, wobei das Lastschaltgetriebe einen Kupplungsdeckel (5) aufweist, der eine starre Verbindung zum Wellenzapfen (2) herstellt, wobei gemeinsam axial verschiebbare Schaltkupplungen SK1 und SK2 (6) vorhanden sind, über die sich der Wellenzapfen (2) und/oder die Hohlwelle (3) mit Getriebeeingangswellen GE1 und GE2 (7) verbinden lassen, wobei an dem Wellenzapfen (2), der Hohlwelle (3), dem Kupplungsdeckel (5), den Schaltkupplungen (6) und den Getriebeeingangswellen (7) schaltbare Elemente angebracht sind, wobei es sich bei den Elementen um Mitnehmerverzahnungen (8) handelt, und wobei das Lastschaltgetriebe mindestens einen Aktuator zur Betätigung der Gangstufen aufweist, wobei der Aktuator auch zur Betätigung der Schaltkupplungen (6) vorgesehen ist.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Anfahrvorgang eines mit dem Lastschaltgetriebe versehenen Fahrzeugs das Motormoment mittels der schlupfenden Reibungskupplung zu einer ersten Getriebeeingangswelle übertragen wird.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei weitgehender Drehzahlgleichheit der Reibungskupplung und ersten Getriebeeingangswelle mittels der Schaltkupplungen eine Formschlussverbindung zwischen der Abtriebswelle und der ersten Getriebeeingangswelle hergestellt wird.
Lastschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Lasthochschaltvorgang zum Einlegen einer Gangstufe einer zunächst momentenfreien Getriebeeingangswelle bei formschlüssiger Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der noch momentenübertragenden Getriebeeingangswelle die Reibungskupplung geöffnet und die Gangsstufe der momentenfreien Getriebeeingangswelle eingelegt wird und dann die Reibungskupplung zur Übertragung des Motormoments auf die momentenfreie Getriebeeingangswelle schlupfend geschlossen und die Gangstufe der vorher momentenübertragenden Getriebeeingangswelle ausgelegt wird.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei weitgehender Drehzahlgleichheit der Reibungskupplung (4) und der nach dem Einlegen der Gangstufe momentenübertragenden Getriebeeingangswelle mittels der Schaltkupplungen eine Formschlussverbindung zwischen der Abtriebswelle und der momentenübertragenden Getriebeeingangswelle hergestellt wird.
Lastschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Rückschaltvorgang bei formschlüssiger Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der momentenübertragenden Getriebeeingangswelle das Motormoment auf weitgehend Null verringert und die eingelegte Gangstufe ausgelegt wird und die einzulegende Gangstufe eingelegt wird und unter gleichzeitiger Erhöhung des Motormoments sowie der Motordrehzahl die Reibungskupplung geschlossen wird.
Lastschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Rückschaltvorgang bei geschlossener Reibungskupplung (4) die formschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der momentenübertragenden Getriebeeingangswelle gelöst wird, wobei sich die Getriebeeingangswelle mit der einzulegenden Gangstufe in Neutralstellung befindet, und die Motordrehzahl bei schlupfender Reibungskupplung bis zur Synchrondrehzahl der einzulegenden Gangstufe erhöht wird und nach dem Einlegen der einzulegenden Gangstufe die Reibungskupplung geöffnet wird.
Lastschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs zum Auftrennen des Triebstrangs die Schaltkupplungen in die Schaltstellung verfahren werden und die Reibungskupplung geöffnet wird.
Lastschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs zum Auftrennen des Triebstrangs unter Last die eingelegte Gangstufe mittels des Aktuators ausgelegt wird.